(57)【要約】【課題】一つの慣性力センサで複数の軸方向の角速度の検出を外部からの衝撃、振動による誤検出を防止しながら行うことを目的としている。【解決手段】錘部７と、可撓性を有し錘部７を支持し同一平面内に形成された第１アーム２、第２アーム３とからなる連結部と、連結部を介して錘部７を保持する枠体６と、少なくとも異なる２方向を回転軸とする角速度を検出するための感知電極１０とを備えた慣性力検出素子１と、可撓性を有し慣性力検出素子１を支持する板状の支持体１２と、支持体１２を介して慣性力検出素子１を保持する収納体１１を備え、支持体１２は厚み方向の曲げ部１３を有するものである。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量部と、可撓性を有し前記質量部を支持し所定の厚みを備え同一平面に形成された連結部と、前記連結部を介して前記質量部を保持する固定部と、少なくとも異なる２方向を回転軸とする角速度を検出するための検出部とを備えた慣性力検出素子と、
可撓性を有し前記慣性力検出素子を支持する板状の支持体と、
前記支持体を介して前記慣性力検出素子を保持する収納体を備え、
前記支持体は厚み方向の曲げ部を有する慣性力センサ。
【請求項２】
前記曲げ部における前記支持体の幅方向の向きと前記連結部材が形成されている平面が平行である請求項１記載の慣性力センサ。
【請求項３】
連結部が形成されている平面をＸＹ平面とし、これに直角な方向をＺ軸としたとき、
前記支持体における前記慣性力検出素子から前記収納体までのＸＹ平面方向の長さよりも、前記支持体における前記慣性力検出素子から前記収納体までのＺ軸方向の長さの方が長い請求項２記載の慣性力センサ。
【請求項４】
連結部が形成されている平面をＸＹ平面としたとき、
前記支持体は複数形成されているものであって、前記支持体における前記慣性力検出素子から前記収納体までのＸＹ平面方向の向きが、平行でない２方向存在する請求項１記載の慣性力センサ。
【請求項５】
連結部が形成されている平面をＸＹ平面とし、これに直角な方向をＺ軸としたとき、
前記支持体における前記慣性力検出素子から前記収納体までのＺ軸方向の長さよりも、前記支持体における前記慣性力検出素子から前記収納体までのＸＹ平面方向の長さの方が長い請求項２記載の慣性力センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、航空機、自動車、ロボット、船舶、車両等の移動体の姿勢制御やナビゲーション等、各種電子機器に用いる角速度を検出することのできる慣性力センサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
慣性力センサとしては、角速度センサや加速度センサ、あるいは角速度と加速度の両方を検出可能なセンサなどが知られている。
【０００３】
加速度に関しては、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸のそれぞれの軸成分の加速度を検出しようとする際には、Ｘ軸方向の加速度を検出する加速度センサと、Ｙ軸方向の加速度を検出する加速度センサとＺ軸方向の加速度を検出する加速度センサの合計３つの加速度センサを用いることにより、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の３軸方向の加速度を検出することができる。
【０００４】
また、角速度に関しても、Ｘ軸周りの角速度を検出する角速度センサと、Ｙ軸周りの角速度を検出する角速度センサと、Ｚ軸周りの角速度を検出する角速度センサの合計３つの角速度センサを用いることでそれぞれの軸まわりの角速度の検出が可能になる。
【０００５】
しかし、複数軸方向の加速度、あるいは、複数軸周りの角速度を検出するために、各センサを複数用いることは、全体が大きくなるなどの課題があった。
【０００６】
これに対し、一つの慣性力センサにより、複数軸方向の加速度や、複数軸周りの角速度を検出する技術が知られている。このような技術の中では、慣性力を検出可能とするのに十分な質量を備える質量部と、この質量部を保持、固定するための固定部と、固定部と質量部とを連結する連結部とを備え、この連結部が可撓性を有し、慣性力が作用することによる連結部の変形、あるいは、慣性力検出素子内における質量部の位置の変化を利用して慣性力を検出するものが知られている（例えば、特許文献１。）。
【０００７】
また、角速度を検出することのできる慣性力センサの防振構造としては、コリオリの力が発生する方向に撓み易くした弾性体を用いた構造が知られている（例えば、特許文献２。）。
【特許文献１】特開２００８−０４６０５８号公報
【特許文献２】国際公開第２００６／１３２２７７号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、上記従来の慣性力センサにおいて、一つの慣性力センサにより複数軸周りの角速度の検出をしようとしたときに、防振対策の点で課題があった。
【０００９】
すなわち、例えば、Ｚ軸周りの角速度を検出する際には、質量部をＸ軸方向に駆動、振動させておけば、Ｚ軸周りの角速度によるコリオリの力がＹ軸方向に働き、このときに連結部の撓みからＺ軸周りの角速度の検出を行うことができるのであるが、外部からの衝撃や振動などにより質量部が慣性力を受け連結部がＹ軸方向に撓んだ場合、誤検出の可能性が生じてしまう。このため、外部からの衝撃や振動に対する防振構造を備えることが必要となり、この場合には、Ｙ軸方向の振動を低減する防振構造を設けることになり、防振部材となる支持部材がＹ軸方向に撓み易いものを用いればよい。しかし、従来の慣性力センサの防振構造では、複数の軸方向への防振機能を備えたものではなかった。
【００１０】
本発明は上記従来の課題を解決するもので、一つの慣性力センサで複数の軸方向の角速度の検出を外部からの衝撃、振動による誤検出を防止しながら行うことを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明は以下の構成を有するものである。
【００１２】
請求項１に記載の発明は、質量部と、可撓性を有し前記質量部を支持し所定の厚みを備え同一平面に形成された連結部と、前記連結部を介して前記質量部を保持する固定部と、少なくとも異なる２方向を回転軸とする角速度を検出するための検出部とを備えた慣性力検出素子と、可撓性を有し前記慣性力検出素子を支持する板状の支持体と、前記支持体を介して前記慣性力検出素子を保持する収納体を備え、前記支持体は厚み方向の曲げ部を有するものである。
【００１３】
この構成により、請求項１に記載の発明は、支持体に曲げ部を設けたので、支持体のバネ定数が低くなり、固有振動数が低くなり、外部からの衝撃や振動の伝達を低減することができ、検出性能が向上するという作用効果を有する。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、特に、前記曲げ部における前記支持体の幅方向の向きと前記連結部材が形成されている平面が平行である構成を備えている。この構成により、請求項２に記載の発明は、曲げ部における支持体の幅方向の向きに直角な方向に対するバネ定数を低下させることができ、この方向の固有振動数をさげることが、この方向の外部からの衝撃や振動の伝達を低減することができ、検出性能が向上するという作用効果を有する。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、特に、連結部が形成されている平面をＸＹ平面とし、これに直角な方向をＺ軸としたとき、前記支持体における前記慣性力検出素子から前記収納体までのＸＹ平面方向の長さよりも、前記支持体における前記慣性力検出素子から前記収納体までのＺ軸方向の長さの方が長い構成を備えている。請求項３に記載の発明は、この構成により、ＸＹ平面方向の固有振動数を低くすることが可能となり、特に、ＸＹ平面に平行な方向にコリオリの力が発生するような角速度の検出を行う際に、外部からの衝撃や振動の伝達を低減することができ、検出性能が向上するという作用効果を有する。
【００１６】
請求項４に記載の発明は、特に、連結部が形成されている平面をＸＹ平面としたとき、前記支持体は複数形成されているものであって、前記支持体における前記慣性力検出素子から前記収納体までのＸＹ平面方向の向きが、平行でない２方向存在する構成を備えている。請求項４に記載の発明は、この構成により、連結部のＸ軸方向とＹ軸方向のバネ定数を同様にすることができるので、バランスがよくなるという作用効果を有する。
【００１７】
請求項５に記載の発明は、特に、連結部が形成されている平面をＸＹ平面とし、これに直角な方向をＺ軸としたとき、前記支持体における前記慣性力検出素子から前記収納体までのＺ軸方向の長さよりも、前記支持体における前記慣性力検出素子から前記収納体までのＸＹ平面方向の長さの方が長い構成を備えている。請求項５に記載の発明は、この構成により、Ｚ軸方向の固有振動数を低くすることが可能となり、特に、Ｚ軸に平行な方向にコリオリの力が発生するような角速度の検出を行う際に、外部からの衝撃や振動の伝達を低減することができ、検出性能が向上するという作用効果を有する。
【発明の効果】
【００１８】
本発明は、質量部と、可撓性を有し前記質量部を支持し所定の厚みを備え同一平面に形成された連結部と、前記連結部を介して前記質量部を保持する固定部と、少なくとも異なる２方向を回転軸とする角速度を検出するための検出部とを備えた慣性力検出素子と、可撓性を有し前記慣性力検出素子を支持する板状の支持体と、前記支持体を介して前記慣性力検出素子を保持する収納体を備え、前記支持体は厚み方向の曲げ部を有するもので、この構成により、外部からの衝撃、振動による誤検出を防止することができるという効果を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
（実施の形態１）
以下、実施の形態１を用いて、本発明の請求項１〜５に記載の発明について説明する。
【００２０】
まず、慣性力検出素子１について図１〜図４を用いて説明する。
【００２１】
図１は本発明の一実施の形態における慣性力センサの慣性力検出素子の斜視図、図２は同慣性力検出素子の駆動振動状態図、図３はＺ軸周りの角速度に起因した同慣性力検出素子の歪振動状態図、図４はＹ軸周りの角速度に起因した同慣性力検出素子の歪振動状態図である。
【００２２】
本発明の一実施の形態における慣性力センサは、角速度を検出する機能を有する慣性力検出素子１を備えている。この慣性力検出素子１は、２つの第１アーム２と、この２つの第１アーム２の１つに対し２個の第２アーム３が接続している。第２アーム３は第１アーム２に対し、略直角方向に連結している。２つの第１アーム２の一端は第３アーム４にて支持し、２つの第１アーム２の他端はスリット５が設けられた形状の枠体６（固定部）に連結している。
【００２３】
第２アーム３は、第１アーム２から直角方向に伸びた後に、さらに直角方向、即ち、第１アーム２に平行な方向に伸び、さらにその後、その直角方向、即ち、第１アーム２と連結している部分の第２アーム３の延伸方向と平行な方向に延伸するようにＵ字状に折曲し、折曲した第２アーム３の先端部に錘部７（質量部）を連結している。第１アーム２と第３アーム４とは略同一直線上に配置し、第１アーム２および第２アーム３を慣性力検出素子１の中心に対して対称配置している。第１アーム２および第２アーム３により連結部を構成する。
【００２４】
互いに直交するＸ軸とＹ軸とＺ軸において、第１アーム２をＸ軸方向に配置するとともに第２アーム３をＹ軸方向に配置した場合、Ｙ軸の正側における互いに対向する第２アーム３の一方には、Ｙ軸の正側における錘部７を駆動振動させる第１駆動電極８を配置し、Ｙ軸の負側における互いに対向する第２アーム３の一方には、Ｙ軸の負側における錘部７を駆動振動させる第２駆動電極９を配置している。また、全ての第２アーム３には、それぞれ、第２アーム３の歪を感知する感知電極１０（検出部）を配置している。これら第１、第２駆動電極８、９、感知電極１０は、圧電層を介在させた上部電極と下部電極とから形成している。なお、第１アーム２および第２アーム３は、ＸＹ平面に平行な平面内に配置されている。
【００２５】
次に、角速度の検出について説明する。
【００２６】
図２は慣性力検出素子１の駆動振動状態図である。
【００２７】
互いに直交するＸ軸とＹ軸とＺ軸において、第１アーム２をＸ軸方向に配置するとともに第２アーム３をＹ軸方向に配置した場合、第１、第２駆動電極８、９に共振周波数の交流電圧を印加して、第１、第２駆動電極８、９が配置された第２アーム３を起点に第２アーム３を駆動振動させ、それに伴って錘部７も第２アーム３の対向方向（実線の矢印と点線の矢印で記した駆動振動方向）に駆動振動させている。４つの第２アーム３および４つの錘部７の全てが同調して第２アーム３の対向方向（駆動信号方向）に駆動振動し、この慣性力検出素子１における駆動振動方向はＸ軸方向となっている。
【００２８】
このとき、本発明では、例えば、第１駆動電極８に印加する交流電圧と、第２駆動電極９に印加する交流電圧とを互いに逆位相にして印加して、Ｙ軸の正側の第２アーム３の駆動振動状態とＹ軸の負側の第２アーム３の駆動振動状態とをちょうど逆の状態になるようにしている。すなわち、Ｙ軸の正側の第２アーム３の距離が狭まる状態のときは、Ｙ軸の負側の第２アーム３の距離は広がる状態になるようにしている。
【００２９】
この結果、上記の慣性力検出素子１では、Ｘ軸の正側に配置された２つの第２アーム３は互いに逆方向に振動し、Ｘ軸の負側に配置された２つの第２アーム３も互いに逆方向に振動し、Ｙ軸の正側に配置された第２アーム３とＹ軸の負側に配置された第２アーム３も互いに逆方向に振動することになる。
【００３０】
具体的な角速度の検出について説明する。
【００３１】
このような慣性力検出素子１において、例えば、Ｚ軸の右回りに角速度が生じた場合は、錘部７の駆動振動と同調して、図３に示すように、錘部７に対して駆動振動方向と直交した方向（実線の矢印と点線の矢印で記したコリオリ方向）にコリオリ力が発生するので、第２アーム３にＺ軸の右回りの角速度に起因した歪を発生させることができる。この慣性力検出素子１のコリオリ方向はＹ軸方向となる。コリオリ力が発生した場合、第２アーム３に配置した各々の感知電極１０により第２アーム３の歪を感知し、この感知電極１０の極性によってコリオリ力の発生方向を見極める。例えば、第２アーム３の各々に配置した感知電極１０をそれぞれ２つずつ設けて、第２アーム３の内側の歪と外側の歪の違いを感知させて、コリオリ力の発生方向を見極めてもよい。第２アーム３の内側における歪の伸び率と外側における歪の伸び率が異なるので、歪の違いを感知できる。Ｚ軸の左回りの角速度が生じた場合も同様に第２アーム３の歪を感知すればよい。
【００３２】
また、Ｙ軸の右回りに角速度が生じた場合は、錘部７の駆動振動と同調して、図４に示すように、錘部７に対して駆動振動方向と直交した方向（実線の矢印と点線の矢印で記したコリオリ方向）にコリオリ力が発生するので、第２アーム３にＹ軸の右回りの角速度に起因した歪を発生させることができる。この慣性力検出素子１のコリオリ方向はＺ軸方向となる。コリオリ力が発生した場合、第２アーム３に配置した各々の感知電極１０により第２アーム３の歪を感知し、この感知電極１０の極性によってコリオリ力の発生方向を見極める。例えば、第２アーム３のＺ軸の正側の歪とＺ軸の負側の歪の違いを感知させて、コリオリ力の発生方向を見極めてもよい。第２アーム３のＺ軸の正側の歪の伸び率とＺ軸の負側の歪の伸び率が異なるので、歪の違いを感知できる。Ｙ軸の左回りに角速度が生じた場合も同様に第２アーム３の歪を感知すればよい。
【００３３】
上記構成により、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸に対して、第１アーム２をＸ軸方向に配置し、第２アーム３をＹ軸方向に配置した場合、第２アーム３をＸ軸方向に駆動振動させれば、Ｚ軸周りの角速度に起因した歪を第２アーム３に発生させることができ、この歪を感知すればＺ軸周りの角速度を検出できる。したがって、慣性力検出素子１をＺ軸方向に立設する必要がなく、低背化を図れる。また、Ｙ軸周りの角速度に起因した歪を第２アーム３に発生させることもでき、この歪を感知すればＹ軸周りの角速度も検出できる。
【００３４】
特に、上記慣性力検出素子１では、第２アーム３をＸ軸方向に振動させて角速度に起因した第２アーム３の歪を感知するが、この第２アーム３の歪は、第２アーム３のＸ軸方向の振動にともなって、角速度に起因したＹ軸方向への振動またはＺ軸方向への振動として形成される。したがって、第２アーム３には、Ｘ軸方向の振動と、角速度に起因したＹ軸方向またはＺ軸方向の振動が発生し、このとき、第２アーム３のＸ軸方向の振動周波数とＹ軸方向の振動周波数とＺ軸方向の振動周波数とは、それぞれ、第２アーム３のＸ軸方向の共振周波数とＹ軸方向の共振周波数とＺ軸方向の共振周波数となっている。第２アーム３の歪を感知する際は、第２アーム３のＸ軸方向の振動周波数を基準にして感知するので、第２アーム３のＸ軸方向の共振周波数とＹ軸方向またはＺ軸方向の共振周波数の周波数差は小さい方が感度を向上させることができる。
【００３５】
なお、本発明の慣性力センサの慣性力検出素子１に加速度検出部を形成してもよい。
【００３６】
加速度検出部は、上記の慣性力検出素子１において、第２アーム３よりも薄く形成した第１アーム２にて、加速度に起因した第１アーム２の歪を感知させ、加速度を検出するようにすればよい。
【００３７】
Ｙ軸方向の加速度に起因したＺ軸方向の第１アーム２の歪を感知してＹ軸方向の加速度を検出する、または、Ｚ軸方向の加速度に起因したＺ軸方向の第１アーム２の歪を感知してＺ軸方向の加速度を検出すればよい。
【００３８】
上記構成により、角速度センサとしての機能を保持しつつ、加速度センサとしての機能も保持することができる。
【００３９】
また、加速度検出部は次のように形成してもよい。
【００４０】
錘部７と対向する対向基板を配置するとともに錘部７と対向基板の各々の対向面に対向電極を配置し、第１アーム２の厚みを第２アーム３よりも薄くして、加速度に起因した対向電極間の静電容量変化を感知して加速度を検出してもよい。
【００４１】
Ｙ軸方向の加速度に起因したＺ軸方向の対向電極間の静電容量変化を感知してＹ軸方向の加速度を検出する、または、Ｚ軸方向の加速度に起因したＺ軸方向の対向電極間の静電容量変化を感知してＺ軸方向の加速度を検出すればよい。
【００４２】
上記構成により、角速度センサとしての機能を保持しつつ、加速度センサとしての機能も保持することができる。
【００４３】
以上のように構成され、動作する慣性力検出素子１の防振機構を含む慣性力センサについて、以下説明する。
【００４４】
図５は本発明における慣性力センサの正面断面図、図６は同慣性力センサの平面図である。図５は、図６の上下方向の略中央における断面図である。なお、図５の断面図において、慣性力検出素子１の断面図を記載すると非常に見づらくなるため、慣性力検出素子１を略直方体の物体として表現している。図５以降の図面においても同様である。
【００４５】
収納体１１は、慣性力検出素子１を収納しており、セラミックや金属からなるパッケージである。図５においては、収納体１１は容器上でその上部が開放されているが、必要に応じ、蓋を設けて封止する構成にすることもできる。
【００４６】
支持体１２は板状の弾性体であり、慣性力検出素子１を収納体１１に支持している。支持体１２は導電体を用いることができ、この場合、支持体は、慣性力検出素子１と収納体１１間を電気的に接続する機能を有することになる。
【００４７】
支持体１２には、曲げ部１３が形成されている。この曲げ部１３の支持体１２における幅方向は、ＸＹ平面に平行な方向である。
【００４８】
接着層１４は慣性力検出素子１を支持体１２に固定するための接着剤からなり、接着層１５は支持体１２を収納体１１に固定するための接着剤からなるものである。
【００４９】
慣性力センサ１６は以上の構成要素からなるものである。
【００５０】
この慣性力センサ１６の製造方法について図７から図１５を用いて、以下説明する。慣性力検出素子１の製造方法は、Ｓｉ基板に薄膜技術により下部電極やＰＺＴ薄膜そして上部電極を形成し、エッチングにより所定の形状に加工する工法が知られているので、ここでは詳細な説明を省略する。
【００５１】
図７〜図１５は本発明の一実施の形態における慣性力センサの製造方法を示す図であり、特に、図７はリードフレームの図、図８は接着フィルム貼付後の図、図９は中央部打ち抜き加工後の図、図１０は図９の正面断面図、図１１は慣性力検出素子貼付後の図、図１２は図１１の正面断面図、図１３はリードフレームの外周切断後の図、図１４は図１３の正面断面図、図１５はリードフレーム曲げ加工後の正面断面図である。
【００５２】
図７において、リードフレーム２１は導体の金属板からなるもので、最終的に図５における支持体１２になるものである。リードフレーム２１は外周を枠のように囲っている部分と、中央に位置する略正方形の部分と、両者を接続している細長い部分からなるものである。この両者を接続している細長い部分が最終的に支持体１２になる部分である。
【００５３】
図８は、リードフレーム２１の中央部の略正方形の部分を覆う接着フィルム２２を貼り付けたものを示している。接着フィルム２２はリードフレーム２１の中央部の略正方形の部分と外周を枠のように囲っている部分とを接続している細長い部分の一部も覆っている。
【００５４】
図９、図１０は、リードフレーム２１および接着フィルム２２の中央部をプレスで打ち抜いたものを示している。ここでは、リードフレーム２１の中央部の略正方形の部分の全体を除去し、接着フィルム２２の外周は残すように加工している。
【００５５】
図１１、図１２は、接着フィルム２２を介してリードフレーム２１上に、慣性力検出素子１を配置したものを示している。接着フィルム２２によって、慣性力検出素子１はリードフレーム２１に接着されることになる。
【００５６】
図１３、図１４は、リードフレーム２１の外周の枠状の部分をプレスにより切断し除去したものを示している。
【００５７】
図１５は、リードフレーム２１の細長い部分に曲げ加工を施したものを示している。この曲げ加工は公知のプレスによる工法で行うことができる。そして、この図１５に示されたリードフレーム２１と慣性力検出素子１とを収納体１１に配置させることで、慣性力センサを製造することができる。
【００５８】
以上のような慣性力センサについての防振原理について、以下説明する。
【００５９】
角速度を検出するためには、質量部である錘部７を駆動させているが、この駆動の周期は、２０ｋＨｚとか４０ｋＨｚ等の数十ｋＨｚを設定することが多い。ここで、慣性力センサ１６の固有振動数を上記駆動周波数と同じにすると共振のおそれが生じるので、避ける必要がある。一般に、ある振動の周波数に対して固有振動数が低い方が防振の点からよいことは知られている。そして、固有振動数ｆは、振動する物体の質量をｍ、バネ定数をｋとしたとき、
ｆ＝１／２π・（ｋ／ｍ）1/2
で求めることができるので、バネ定数を小さくすると固有振動数も低くすることができる。
【００６０】
したがって、支持体１２を厚み方向に曲げることによってバネ定数を小さくすることができるので、固有振動数を低くすることができ、これにより防振効果を発揮できるようになる。
【００６１】
また、曲げ部１３における前記支持体１２の幅方向の向きは、第１アーム２および第２アーム３が配置された平面と平行にしている。この点について、図６を用いて説明すると、Ｙ軸方向に延伸している支持体１２に注目すると、その曲げ部１３における支持体１２の幅方向は、Ｙ軸方向である。また、Ｙ軸方向に延伸している支持体１２に注目すると、その曲げ部１３における支持体１２の幅方向は、Ｘ軸方向である。即ち、曲げ部１３における前記支持体１２の幅方向の向きは、ＸＹ平面に平行であり、第１アーム２および第２アーム３が配置された平面もＸＹ平面に平行であるから、これらは平行な関係にあることになる。
【００６２】
このように、曲げ部１３における支持体１２の幅方向の向きは、第１アーム２および第２アーム３が配置された平面と平行にすることで、以下に説明するような作用効果を得る。第１アーム２および第２アーム３はＸＹ平面と平行な平面内に配置されているので、この平面に垂直な方向であるＺ軸方向に撓み易くなる。撓み易いということは、外力を受けた際に変形し易く、変形が大きすぎると錘部７が周囲の部品などと衝突するなどにより慣性力検出素子１が破損するおそれが生じる。一方、曲げ部１３における支持体１２の幅方向の向きはＸＹ平面と平行であるので、支持体１２はＸＹ平面に垂直な方向であるＺ軸方向に撓み易くなる。ここで、支持体１２は、防振機構としての構成要素であるので、撓み易いと言うことは、外部からの衝撃や振動を吸収し易いということである。したがって、慣性力検出素子１としては、Ｚ軸方向の外力に弱い構成になっているが、支持体１２の構造により、Ｚ軸方向の外力をより吸収することができるので、慣性力検出素子１に作用するＺ軸方向の外力を低減することができる。
【００６３】
また、支持体１２の慣性力検出素子１から収納体１１までの長さのＸＹ平面方向の長さよりＺ軸方向の長さを長くしているので、特に、ＸＹ平面方向の外力の吸収に優れ、慣性力検出素子１に作用するＸＹ平面方向の外力を低減することができる。
【００６４】
逆に、支持体１２の慣性力検出素子１から収納体１１までのＺ軸方向の長さよりＸＹ平面方向の長さを長くすると、特に、Ｚ軸方向の外力の吸収に優れるものとなり、慣性力検出素子１に作用するＸＹ平面方向の外力を低減することができる。
【００６５】
また、図６のように支持体１２をＸＹ平面にて平面視した際に、Ｘ軸方向に延伸しているものと、Ｙ軸方向に延伸しているものとが存在する構成になっている。この場合において、例えば、Ｘ軸方向に延伸している支持体１２は、曲げ部１３における幅方向の向きがＹ軸方向であるので、Ｚ軸方向のみならず、Ｘ軸方向にも撓み易い構成になる。同様に、Ｙ軸方向に延伸している支持体１２は、曲げ部１３における幅方向の向きがＸ軸方向であるので、Ｚ軸方向のみならず、Ｙ軸方向にも撓み易い構成になる。したがって、慣性力検出素子１のＸ軸方向とＹ軸方向へ移動のし易さは同じになり、防振の点で、Ｘ軸方向とＹ軸方向とは同様の特性を有するものとなる。
【００６６】
なお、本発明の慣性力センサは、図１〜図１５で説明した構造に限られるものではない。様々な構成を取り得るものである。以下、そのバリエーションについて説明する。
【００６７】
図１６は、本発明の一実施の形態における慣性力センサの第１のバリエーションの正面断面図である。図１〜図１５に示した慣性力センサと同一の構成要素には同一の符号を付しているので、それらの詳細な説明は省略する。図１〜図１５に示した慣性力センサは、慣性力検出素子１が支持体１２の上部に配置された構成であるが、図１６の慣性力センサは、慣性力検出素子１が支持体１２に吊り下げられた構成になっている。この構成の場合には、図５、図６に示す慣性力センサよりも高さ方向、即ちＺ軸方向の製品高さを低くできるという効果を得る。
【００６８】
図１７は、第２のバリエーションの正面断面図である。収納体１１から支持体１２が吊り下げられ、支持体１２上にＩＣ１７が配置され、そのＩＣ１７の下面に慣性力検出素子１が取り付けられた構造になっている。ＩＣ１７と慣性力検出素子１とを一体化することにより振動する質量がこれらの質量の和になり慣性力検出素子１のみの場合より増えるので、固有振動数が低くなり、共振を防止するとの点から好ましいものとなる。
【００６９】
図１８は、第３のバリエーションの平面図であり、ＸＹ平面にて平面視した際に、Ｙ軸方向へ延伸する支持体１２は設けず、Ｘ軸方向へ延伸する支持体１２のみを設けた構成にしている。この場合、Ｙ軸方向への防振機能よりＸ軸方向への防振機能が優れることになるが、慣性力検出素子１において、Ｘ軸方向のコリオリの力を検出するがＹ軸方向のコリオリの力を検出しないものである際には、この構成でも構わない。
【００７０】
図１９は、第４のバリエーションの斜視図であり、図１８に用いる支持体１２の一例として、ＴＡＢ（Ｔａｐｅ  Ａｕｔｏｍａｔｅｄ  Ｂｏｎｄｏｉｎｇ）を用いたものである。リードフレーム２１の中央部に絶縁性を有する積載部２４を設け、ここに慣性力検出素子１またはこれと一体となったＩＣ１７を配置するものである。また、リードフレーム２１の両端に形成された取付部２５は収納体１１に取り付けられるものである。
【００７１】
図２０は、第５のバリエーションの平面図、図２１は第５のバリエーションの正面断面図である。図２０、図２１に示すように第５のバリエーションには、一つの支持体１２について曲げ部１３が２ヶ所設けられている。また、ＸＹ平面方向において、厚み方向ではなく平面内で曲がった形状になっている。この形状にすると、バネ定数が更に低下し、固有振動数を低くすることができ、防振機能化を向上させることができる。
【００７２】
なお、本発明の慣性力センサは、以上説明した構成に限られるものではない。例えば、慣性力検出素子１は、ダイヤフラム構造のものであってもよい。また、角速度の検出軸方向は、Ｘ、Ｙ、Ｚの３軸方向であっても構わない。加速度に関しても、３軸方向を検出するものでもよく、また加速度の検出はしないものへの適用も可能である。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
本発明にかかる慣性力センサは、複数の回転軸方向の角速度の検出を、外部からの衝撃や振動による誤検出を防止しながら可能にするという優れた効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明の一実施の形態における慣性力センサの慣性力検出素子の斜視図
【図２】同慣性力検出素子の駆動振動状態図
【図３】Ｚ軸周りの角速度に起因した同慣性力検出素子の歪振動状態図
【図４】Ｙ軸周りの角速度に起因した同慣性力検出素子の歪振動状態図
【図５】本発明における慣性力センサの正面断面図
【図６】同慣性力センサの平面図
【図７】本発明の一実施の形態における慣性力センサの製造方法を示す図
【図８】本発明の一実施の形態における慣性力センサの製造方法を示す図
【図９】本発明の一実施の形態における慣性力センサの製造方法を示す図
【図１０】本発明の一実施の形態における慣性力センサの製造方法を示す図
【図１１】本発明の一実施の形態における慣性力センサの製造方法を示す図
【図１２】本発明の一実施の形態における慣性力センサの製造方法を示す図
【図１３】本発明の一実施の形態における慣性力センサの製造方法を示す図
【図１４】本発明の一実施の形態における慣性力センサの製造方法を示す図
【図１５】本発明の一実施の形態における慣性力センサの製造方法を示す図
【図１６】本発明の一実施の形態における慣性力センサの第１のバリエーションの正面断面図
【図１７】本発明の一実施の形態における慣性力センサの第２のバリエーションの正面断面図
【図１８】本発明の一実施の形態における慣性力センサの第３のバリエーションの平面図
【図１９】本発明の一実施の形態における慣性力センサの第４のバリエーションの斜視図
【図２０】本発明の一実施の形態における慣性力センサの第５のバリエーションの平面図
【図２１】同慣性力センサの第５のバリエーションの正面断面図
【符号の説明】
【００７５】
１  慣性力検出素子
２  第１アーム
３  第２アーム
４  第３アーム
５  スリット
６  枠体（固定部）
７  錘部（質量部）
８  第１駆動電極
９  第２駆動電極
１０  感知電極（検出部）
１１  収納体
１２  支持体
１３  曲げ部
１４  接着層
１５  接着層
１６  慣性力センサ
１７  ＩＣ
２１  リードフレーム
２２  接着フィルム
２３  曲げ部
２４  積載部
２５  取付部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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